[發(fā)明專利]一種固體氧化物燃料電池納米陰極催化劑及其應(yīng)用在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202211086411.8 | 申請(qǐng)日： | 2022-09-07 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN115483400A | 公開（公告）日： | 2022-12-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 夏長(zhǎng)榮;蘇明超;宦道明 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/90 | 分類號(hào)： | H01M4/90;H01M4/88;B82Y30/00;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203 | 代理人： | 劉萍 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 固體 氧化物 燃料電池 納米 陰極 催化劑 及其 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種固體氧化物燃料電池納米陰極催化劑及其應(yīng)用，化學(xué)式為L(zhǎng)a0.6Ca0.4Fe1?xCuxO3?δ；其中，0.1≤x≤0.2。本發(fā)明的陰極催化劑材料，通過(guò)在B位摻雜低價(jià)元素，使La0.6Ca0.4FeO3?δ的氧空位濃度大大增加，同時(shí)Cu也是一種很好的燒結(jié)助劑，可以大大降低材料的成相溫度，減小材料尺寸，提高比表面積，進(jìn)而提升陰極的電化學(xué)性能，而且屬于非Co基材料，原料易得，是一種在中低溫下可以高效運(yùn)行的低成本固體氧化物燃料電池陰極材料。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及固體氧化物燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固體氧化物燃料電池納米陰極催化劑及其應(yīng)用。
背景技術(shù)
在過(guò)去的幾十年里，固體氧化物燃料電池(SOFC)作為一種清潔高效的能量轉(zhuǎn)換裝置，受到了廣泛的關(guān)注。由于SOFC沒(méi)有卡諾循環(huán)，可以將碳?xì)淙剂系幕瘜W(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，能量轉(zhuǎn)換效率高(～60-70％)，遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)(～40％)。在SOFC商業(yè)化的推動(dòng)下，降低運(yùn)行溫度至關(guān)重要，這也可以帶來(lái)低成本和長(zhǎng)壽命。然而，降低操作溫度會(huì)導(dǎo)致氧還原反應(yīng)(ORR)過(guò)程變緩，因此開發(fā)具有高ORR催化活性的新型陰極具有重要意義。經(jīng)典的陰極材料，如Sm0.5Sr0.5CoO3-δ，La0.6Sr0.4Co0.8Fe0.2O3-δ，Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ等都是具備優(yōu)異性能的鈷基材料，然而，鈷基材料的缺點(diǎn)也非常明顯，如熱膨脹系數(shù)高，與電解質(zhì)材料不匹配；價(jià)格昂貴，使電池制備成本提升；另外，這些鈷基材料的化學(xué)穩(wěn)定性較差。此外，由于常用的SOFC電極材料為經(jīng)過(guò)高溫煅燒而得到，因此材料顆粒大，比表面積小，反應(yīng)活性低。因此，發(fā)展無(wú)鈷、高活性的中低溫運(yùn)行陰極是目前該研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
La0.6Ca0.4FeO3-δ是一種優(yōu)良的離子-電子混合導(dǎo)體材料，在氣體傳感器、透氧膜、催化劑及SOFC電極材料等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。然而La0.6Ca0.4FeO3-δ材料在顆粒尺寸和電極性能方面還有待提升，通過(guò)一些手段去解決這些問(wèn)題是必要的。因此，發(fā)展新的摻雜手段和材料制備方法，來(lái)降低陰極粉體的成相溫度，提高催化劑比表面積及電催化性能迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種固體氧化物燃料電池納米陰極催化劑，本發(fā)明提供的材料具有低成相溫度、納米尺寸、高比表面積及高ORR催化活性。
本發(fā)明提供了一種固體氧化物燃料納米陰極催化劑，La0.6Ca0.4Fe1-xCuxO3-δ；其中，0.1≤x≤0.2
優(yōu)選的，所述陰極材料為L(zhǎng)a0.6Ca0.4Fe0.9Cu0.1O3-δ或La0.6Ca0.4Fe0.8Cu0.2O3-δ。
本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述的固體氧化物燃料電池納米陰極催化劑的制備方法，包括：
A)將La的氧化物以及Ca、Fe、Cu的硝酸鹽溶于稀酸中，加入檸檬酸和乙二胺四乙酸，調(diào)節(jié)pH值，攪拌反應(yīng)，得到反應(yīng)混合物；
B)將反應(yīng)混合物在加熱臺(tái)上加熱，得到前驅(qū)體；
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